แนวคิดเรื่องกระแสตรงและกระแสสลับ กระแสสลับและกระแสตรง: ความแตกต่าง

22 กรกฎาคม 2017

ในตอนแรกผู้คนไม่รู้ด้วยซ้ำว่ากระแสคืออะไร มีเพียงประจุไฟฟ้าสถิต แต่ไม่มีใครเข้าใจหรือตระหนักถึงธรรมชาติของไฟฟ้า

คูลอมบ์ใช้เวลาหลายศตวรรษในการพัฒนาทฤษฎีของเขา และนักบวชชาวเยอรมัน วอน ไคลน์ ค้นพบว่าโถสามารถกักเก็บพลังงานได้

เมื่อ Van de Graaff สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรก ทุกคนก็รู้ถึงความแตกต่างระหว่างไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับแล้ว และตอนนี้ถึงเวลาแล้วที่ผู้อ่านของเราจะต้องค้นหาข้อมูลนี้เพื่อการใช้งานส่วนตัว

เมื่อองค์พระผู้เป็นเจ้าทรงแน่ใจว่าไม่มีประโยชน์ที่จะทำให้ฝูงแกะตกใจกลัวด้วยฟ้าแลบและฟ้าร้อง พระองค์จึงตัดสินใจดำเนินเรื่องให้แตกต่างออกไปเล็กน้อย

เป็นผลให้สังคมมนุษย์พยายามผลิตคนโดย:

• ชั้นเรียนพลศึกษา
• การพัฒนาด้านศิลปะ
• ตรรกะซึ่งวางรากฐานสำหรับวิทยาศาสตร์ทั้งหมด

ดังนั้น ค่อยๆ มีบางสิ่งที่ชาญฉลาดมากขึ้นเกิดขึ้นจากสัตว์เหล่านั้นทีละขั้น ตัวอย่างเช่น ในปัจจุบัน หลายคนตกใจที่ตำรวจในประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถปฏิบัติต่อผู้หญิงผิวดำอย่างหยาบคายในระหว่างการจับกุม แต่เมื่อประมาณ 100-200 ปีที่แล้ว ชาวแอฟริกันถูกแขวนคอเป็นกอง และถือว่านี่เป็นตัวอย่างที่น่าติดตาม

ต้องบอกว่าการพัฒนาคุณธรรมของสังคมเริ่มต้นขึ้นอย่างชัดเจนในทศวรรษที่ผ่านมา เมื่อสังคมยอมรับอย่างเปิดเผยต่อพวกฟาสซิสต์ว่าเป็นอาชญากร และเริ่มเทศนาและดำเนินการสิ่งที่เรียกว่าสิทธิมนุษยชน วิทยาศาสตร์พัฒนามาก่อนหน้านี้มาก

ตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้คนเห็นว่าคริสตัลทัวร์มาลีนดึงดูดขี้เถ้า

ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? ควรจะกล่าวได้ว่ามีการอธิบายคุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกเป็นครั้งแรกโดยใช้ตัวอย่างของทัวร์มาลีน

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 พบว่าคริสตัลเมื่อได้รับความร้อนจะได้รับประจุไฟฟ้า

เนื่องจากการเสียรูปเกิดขึ้น จึงเกิดเสาสองอัน:

• ภาคใต้ (คล้ายคลึง)
• ภาคเหนือ (ต่อต้านวิทยา)

นอกจากนี้หากอุณหภูมิคงที่หลังการให้ความร้อน ไฟฟ้าก็จะหายไป จากนั้นจะสังเกตลักษณะของเสาระหว่างการทำความเย็น

กล่าวอีกนัยหนึ่ง คริสตัลทัวร์มาลีนจะผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

การวิจัยเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าขนาดของศักยภาพขึ้นอยู่กับ:

1. ภาพตัดขวางของคริสตัล (ตัดข้ามเสา)
2. ความแตกต่างของอุณหภูมิ

ปัจจัยอื่นๆ ไม่มีผลกระทบต่อจำนวนเงินที่เรียกเก็บ

ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าไพโรอิเล็กทริก ทัวร์มาลีนเป็นอิเล็กทริก จึงถูกชาร์จอย่างช้าๆ จากกระแสที่ไหลภายใน และประจุยังคงอยู่ที่ (บางพื้นที่ของพื้นผิว) เนื่องจากคุณสมบัติเป็นฉนวน

ดังนั้น เว้นแต่ขั้วทัวร์มาลีนจะลัดวงจรด้วยตัวนำ คริสตัลจะสะสมประจุเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เส้นที่เชื่อมระหว่างเสาเรียกว่าแกนไพโรอิเล็กทริก

Piezoelectricity ถูกค้นพบโดยคู่สามีภรรยา Curie ที่มีชื่อเสียงซึ่งมีพื้นฐานมาจากทัวร์มาลีนชนิดเดียวกันในปี 1880

เห็นได้ชัดว่าเมื่อเปลี่ยนขนาดของคริสตัล ประจุจะถูกสร้างขึ้น สิ่งเดียวที่เหลือก็คือการคิดเทคนิคในการทำการทดลอง

กูรีใช้แรงดันสถิตของมวลธรรมดาในการดำเนินการนี้

เป็นที่ชัดเจนว่าการทดลองทั้งหมดดำเนินการบนพื้นผิวฉนวน

ตัวอย่างเช่น มวล 1 กิโลกรัม ทำให้เกิดทัวร์มาลีนในลักษณะผลึก ค่าไฟฟ้าประมาณห้าร้อยหน่วยคงที่

กระแสไฟฟ้าปรากฏได้อย่างไร?

เป็นเรื่องที่น่าสงสัยว่ายังไม่มีการสร้างทฤษฎีที่สอดคล้องกันในประเด็นนี้ สิ่งสำคัญสำหรับเราคือประจุนั้นมีอยู่ในธรรมชาติ และสามารถรับได้โดยใช้วิธีการต่างๆ

ในระหว่างที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงเสียดทานของมวลอากาศ โมเลกุลความชื้น และปรากฏการณ์อื่นๆ

โลกมีประจุลบ และกระแสน้ำไหลขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง

นั่นคือกระแสคือความเคลื่อนไหวของผู้ให้บริการชาร์จเนื่องจากเหตุผลบางประการ และหนึ่งในนั้นคือความต่างศักย์ - ความแตกต่างในระดับพาหะระหว่างจุดสองจุดในอวกาศ

คุณสามารถเปรียบเทียบสิ่งนี้กับแรงดันน้ำได้ และทันทีที่ขจัดสิ่งกีดขวางออกไปแล้วกระแสน้ำก็จะพุ่งไปในทิศทางที่มีแรงกดดันน้อย

ทีนี้ลองมาเปรียบเทียบคริสตัลทัวร์มาลีนกัน

สมมติว่าประจุปรากฏที่ปลายสุด เราควรทำอย่างไรต่อไป? จำเป็นต้องทำให้เกิดการเคลื่อนไหว เช่น ด้วยลวดทองแดง

รวมเสาไว้แล้วมันจะไหล กระแสไฟฟ้า- การเคลื่อนตัวของเรือบรรทุกเครื่องบินจะดำเนินต่อไปจนกว่าศักยภาพจะเท่ากัน

ในกรณีนี้คริสตัลจะถูกปล่อยออกมา แต่ในกรณีนี้เรามีกระแสคงที่หรือกระแสสลับหรือไม่? ในกรณีนี้ไม่สามารถพูดสิ่งที่คล้ายกันเกี่ยวกับกระบวนการได้

ตัวแปรและ ดี.ซี.เป็นอุดมคติทางกายภาพ และถูกใช้เนื่องจากความเรียบง่ายของการได้รับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการควบคุมอุปกรณ์ทางเทคโนโลยีด้วยความช่วยเหลือ

แนวคิดข้างต้นแสดงถึงอะไร?

1. โดยกระแสตรง เราหมายถึงสิ่งหนึ่งเมื่อพาหะไหลไปในทิศทางเดียว

นี่ไม่ได้หมายความว่าจำนวนของมันในส่วนตัดขวางของตัวกลางจะเท่ากัน เลขที่ ในแง่ที่กว้างกว่า กระแสตรง (แก้ไข) คือการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุในทิศทางเดียวอย่างแม่นยำ

แต่แนวคิดดั้งเดิมในวิชาฟิสิกส์โดยเฉพาะนั้นต้องการเงื่อนไขที่เข้มงวดกว่านี้

กระแสจะต้องเกิดจากพาหะจำนวนคงที่ที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว

ยิ่งไปกว่านั้น พาหะเหล่านี้ยังเป็นบวก (ซึ่งขัดแย้งกับการปฏิบัติ ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วถือว่าอิเล็กตรอนเป็นเช่นนั้น)

2. กระแสสลับไม่ได้เรียกว่าเพียงกระแสที่พาหะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่ง แต่ให้ทำทันเวลา

นั่นคือคลื่นจะวิ่งไปครึ่งหนึ่งของช่วงไปทางซ้าย และช่วงที่สองไปทางขวา

นี่เป็นการพูดเชิงเปรียบเทียบ ความหนาแน่นของพาหะจะแตกต่างกันไปตามกฎไซน์ซอยด์

จริงๆ แล้วนี่คือกราฟที่แสดงพฤติกรรมของกระบวนการ ที่จุดข้ามศูนย์จะไม่มีกระแสเลย

และสิ่งนี้เกิดขึ้นในเครือข่ายของเรา 100 ครั้งต่อวินาที ดังนั้นครึ่งหนึ่งของช่วงเวลาจึงตกอยู่กับการเคลื่อนที่ของพาหะในทิศทางบวก และช่วงที่สองอยู่ในทิศทางลบ

มีการสร้างรอบที่สมบูรณ์ทั้งหมด 50 รอบต่อวินาที ซึ่งสอดคล้องกับความถี่เครือข่าย 50 Hz

มันทำงานกับกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร?

ในทางปฏิบัติ รูปร่างปัจจุบัน (ความหนาแน่นของประจุเทียบกับเวลา) ไม่เป็นไซน์ซอยด์ ด้วยเหตุผลหลายประการ ลักษณะของกราฟจึงบิดเบี้ยว

ตัวอย่างเช่น สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์สตาร์ทและหยุดเนื่องจากการรบกวนในลักษณะต่างๆ

ดังนั้นรูปร่างของกระแสสลับและกระแสตรงจึงบิดเบี้ยว ยิ่งไปกว่านั้น เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าสิ่งนี้เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์

เนื่องจากจำเป็นต้องใช้วิธีการบางอย่างเพื่อต่อสู้กับหายนะดังกล่าว นักคณิตศาสตร์จึงเกิดสิ่งที่เรียกว่าการวิเคราะห์สเปกตรัมขึ้นมา

หลายคนเคยได้ยินเกี่ยวกับสิ่งที่คล้ายกันในตลาดหุ้น แต่ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงสิ่งอื่น: นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่จะคำนวณและทำนายผลลัพธ์ได้ค่อนข้างง่าย

พบวิธีการดังกล่าวแล้ว และชื่อของมันคือการวิเคราะห์สเปกตรัม ในกรณีนี้ การแกว่งของรูปร่างใดๆ สามารถแสดงเป็นผลรวมของความถ่วงจำเพาะที่แตกต่างกันของไซนูซอยด์ที่ง่ายที่สุดในความถี่ที่ต่างกัน

ปรากฎว่าส่วนประกอบจำนวนมากเคลื่อนที่ไปตามสายโซ่พร้อมกัน และโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะให้กระแส

ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนประกอบบางชิ้นไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันกับส่วนประกอบทั้งหมด

คุณสามารถมองสิ่งนี้เป็นกลุ่มมด โดยแต่ละตัวลากไปในทิศทางที่แตกต่างกัน และผลที่ตามมาก็คือทำให้สิ่งของเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น

เราเชื่อว่าสิ่งนี้จะทำให้ผู้อ่านของเราสับสนเท่านั้น

ดังนั้นให้เราพูดถึงว่านอกเหนือจากค่าสัมประสิทธิ์ (แอมพลิจูด) แต่ละองค์ประกอบยังมีเฟส (ทิศทาง) และเรียกว่าฮาร์มอนิก

ดังนั้นน้ำตกของเทคโนโลยีจึงได้รับการออกแบบเพื่อให้ความถี่ที่มีประโยชน์ (ส่วนใหญ่ 50 Hz) ผ่านเข้าไปในอุปกรณ์และทุกอย่างจะลงไปที่พื้น

นี่คือสัญญาณของการแก้ปัญหาที่เราพูดถึงในตอนต้น การแกว่งใดๆ สามารถแสดงเป็นชุดของสัญญาณที่เป็นประโยชน์และเป็นอันตรายได้ และด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์จึงสามารถออกแบบได้อย่างเหมาะสม

ตัวอย่างเช่น เครื่องรับทั้งหมดทำงานบนหลักการนี้ โดยจะเลือกส่งผ่านกระแสตามความถี่ที่ต้องการเท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะตัดการรบกวนและคลื่นจะถูกส่งโดยมีการบิดเบือนน้อยที่สุดในระยะทางไกล

เราอาจพูดคุยกันเป็นเวลานานในหัวข้อนี้ แต่ถึงเวลาแล้วที่จะต้องยกตัวอย่างว่ากระแสประเภทใดที่ใช้

ตัวอย่างการใช้กระแสไฟ AC และ DC

แต่โดยทั่วไปแล้วสิ่งนี้เกิดขึ้นค่อนข้างราบรื่น และกระแสน้ำไหลไปในทิศทางเดียวและมีความหนาแน่นคงที่โดยประมาณ

พวกมันทำงานคล้ายกัน:

1. แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ.
2. แบตเตอรี่ชนิดใดก็ได้
3. แบตเตอรี่แล็ปท็อป

แต่สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นภาชนะ แต่แล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าล่ะ?

ในธรรมชาติไม่มีแหล่งกำเนิดกระแสตรง ยกเว้นแม่ธรณี

จะสะดวกกว่ามากสำหรับบุคคลในการสร้างโรเตอร์ที่หมุนด้วยความถี่หนึ่งสร้างเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของกระแสไฟฟ้าสลับในขดลวดสเตเตอร์

จากนั้นความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz จะผ่านสายไฟและจ่ายให้กับผู้บริโภคผ่านสถานีย่อย

อาจเป็นไปได้ว่าอะแดปเตอร์สามารถถือเป็นแหล่งกำเนิดกระแสตรงได้ เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

เอาเป็นว่า โทรศัพท์มือถือโดยปกติจะอยู่ที่ +5 V ในขณะที่วิทยุเคลื่อนที่มีความหลากหลาย

โดยทั่วไป คุณต้องเข้าใจว่าอุปกรณ์ DC สามารถทำงานได้ตามระดับที่ออกแบบไว้เท่านั้น

มิฉะนั้นประสิทธิภาพจะลดลงหรือหากเบี่ยงเบนมากอาจเกิดความล้มเหลวโดยสิ้นเชิงได้

สิ่งนี้ใช้ได้กับทั้งกระแสสลับและกระแสตรง

ตอนนี้ถึงเวลาแล้วที่จะกล่าวว่าในอุตสาหกรรมการแปลงกระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับและในทางกลับกันไม่ได้เกิดขึ้น

ด้วยเหตุผลด้านความประหยัด เครื่องยนต์ทั้งหมดจึงทำงาน สามเฟส- แต่ละตัวมีความถี่กระแสสลับ 50 Hz

แต่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นว่าฮาร์มอนิกทุกตัวมีเฟส ในกรณีของเรา มันเท่ากับ 120 องศา. วงกลมเกิดขึ้นจาก 360 องศา ปรากฎว่าทั้งสามเฟสมีระยะห่างเท่ากัน

เนื้อหา:

การถกเถียงกันมานานหลายทศวรรษว่ากระแสน้ำประเภทใดมีอันตรายมากกว่า - กระแสสลับหรือกระแสตรง บางคนแย้งว่าเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ถูกแก้ไขซึ่งเป็นภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ในขณะที่บางคนเชื่ออย่างจริงใจว่าไซนัสอยด์กระแสสลับซึ่งตรงกับแอมพลิจูดกับการเต้นของหัวใจของมนุษย์จะหยุดมันได้ แต่เช่นเคยเกิดขึ้นในชีวิต มีความคิดเห็นมากมาย ดังนั้นจึงควรพิจารณาปัญหานี้จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ล้วนๆ แต่มันก็คุ้มค่าที่จะทำสิ่งนี้ในภาษาที่เข้าใจได้แม้กระทั่งกับหุ่นจำลอง เพราะว่า... ไม่ใช่ทุกคนที่มีการศึกษาด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ในขณะเดียวกันใครๆ ก็คงอยากรู้ที่มาของกระแสตรงและกระแสสลับ

คุณควรเริ่มต้นที่ไหน? ใช่อาจมาจากคำจำกัดความ - ไฟฟ้าคืออะไรเหตุใดจึงเรียกว่าตัวแปรหรือค่าคงที่ประเภทใดที่อันตรายกว่าและเพราะเหตุใด

คนส่วนใหญ่รู้ว่ากระแสไฟฟ้าตรงสามารถรับได้จากหน่วยหรือแบตเตอรี่ต่างๆ และไฟฟ้ากระแสสลับจะจ่ายให้กับอพาร์ทเมนต์และสถานที่ต่างๆ ผ่านทางเครือข่ายไฟฟ้า และด้วยเหตุนี้จึงทำงาน เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและแสงสว่าง แต่มีเพียงไม่กี่คนที่คิดว่าเหตุใดแรงดันไฟฟ้าหนึ่งจึงช่วยให้คุณได้รับอีกแรงดันหนึ่งและเหตุใดจึงจำเป็น

มันสมเหตุสมผลที่จะตอบคำถามทั้งหมดที่เกิดขึ้น

กระแสไฟฟ้าคืออะไร?

กระแสไฟฟ้าเป็นปริมาณคงที่หรือแปรผันซึ่งเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่โดยตรงหรือตามคำสั่งที่สร้างขึ้นโดยอนุภาคที่มีประจุ ในโลหะคืออิเล็กตรอน ในอิเล็กโทรไลต์คือไอออน และในก๊าซทั้งสองอย่าง กล่าวอีกนัยหนึ่งว่ากระแสไฟฟ้า "ไหล" ผ่านสายไฟ

บางคนเข้าใจผิดว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุแต่ละตัวเคลื่อนที่ไปตามตัวนำจากแหล่งกำเนิดไปยังผู้บริโภค นี่เป็นสิ่งที่ผิด มันจะถ่ายโอนประจุไปยังอิเล็กตรอนข้างเคียงเท่านั้นและยังคงอยู่ที่เดิม เหล่านั้น. การเคลื่อนไหวของมันวุ่นวายแต่มีขนาดเล็กมาก ประจุเองเคลื่อนที่ไปตามตัวนำถึงผู้บริโภค

กระแสไฟฟ้ามีพารามิเตอร์การวัด เช่น แรงดันไฟฟ้า เช่น ค่าของมันวัดเป็นโวลต์ (V) และกระแสซึ่งวัดเป็นแอมแปร์ (A) สิ่งที่สำคัญมากในระหว่างการเปลี่ยนแปลงคือ ลดลงหรือเพิ่มขึ้นด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษ ค่าหนึ่งจะส่งผลต่ออีกค่าหนึ่งในสัดส่วนผกผัน ซึ่งหมายความว่าการลดแรงดันไฟฟ้าโดยใช้หม้อแปลงแบบธรรมดาจะทำให้กระแสไฟเพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน

กระแสไฟ DC และ AC

สิ่งแรกที่ต้องเข้าใจคือความแตกต่างระหว่างกระแสตรงและกระแสสลับ ความจริงก็คือกระแสสลับไม่เพียงได้รับง่ายกว่าเท่านั้นถึงแม้จะมีความสำคัญก็ตาม คุณลักษณะของมันช่วยให้สามารถส่งสัญญาณได้ในระยะทางใดก็ได้เหนือตัวนำด้วย ขาดทุนน้อยที่สุดโดยเฉพาะที่แรงดันไฟฟ้าสูงและกำลังต่ำกว่า ด้วยเหตุนี้สายไฟระหว่างเมืองจึงมีไฟฟ้าแรงสูง และเข้าแล้ว พื้นที่ที่มีประชากรกระแสจะเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำลง

แต่กระแสตรงนั้นหาได้ง่ายมากจากกระแสสลับซึ่งใช้ไดโอดหลายทิศทาง (ที่เรียกว่าไดโอดบริดจ์) ความจริงก็คือกระแสสลับ (AC) หรือความถี่ของการแกว่งของมันคือไซนัสอยด์ซึ่งเมื่อผ่านวงจรเรียงกระแสจะสูญเสียการสั่นบางส่วนไป ดังนั้นผลลัพธ์ที่ได้คือ แรงดันไฟฟ้าคงที่(AS) ซึ่งไม่มีความถี่

มันสมเหตุสมผลแล้วที่จะระบุว่าท้ายที่สุดแล้วมันต่างกันอย่างไร

ความแตกต่างในปัจจุบัน

แน่นอนว่าความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง AC และ DC คือความสามารถในการขนส่ง DC ในระยะทางไกล ในเวลาเดียวกัน หากกระแสตรงถูกส่งไปในลักษณะเดียวกัน ก็จะไม่เหลืออะไรเลย เนื่องจากความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น จึงมีการบริโภค นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าการแปลงเป็นตัวแปรนั้นยากมาก ในขณะที่การดำเนินการในลำดับย้อนกลับนั้นทำได้ค่อนข้างง่าย

การแปลงไฟฟ้าเป็นพลังงานกลโดยใช้มอเตอร์ AC จะประหยัดกว่ามาก แม้ว่าจะมีบางพื้นที่ที่สามารถใช้กลไกกระแสตรงเท่านั้นก็ตาม

สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด - ท้ายที่สุดแล้ว กระแสสลับปลอดภัยกว่าสำหรับผู้คน ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์ทั้งหมดที่ใช้ในชีวิตประจำวันและขับเคลื่อนโดย DC จึงมีกระแสไฟต่ำ แต่จะเป็นไปไม่ได้ที่จะละทิ้งการใช้สิ่งที่อันตรายกว่าเพื่อประโยชน์ของผู้อื่นโดยสิ้นเชิงด้วยเหตุผลที่ระบุไว้ข้างต้น

ทั้งหมดข้างต้นนำไปสู่คำตอบทั่วไปสำหรับคำถามว่ากระแสสลับแตกต่างจากกระแสตรงอย่างไร - นี่คือลักษณะที่มีอิทธิพลต่อการเลือกแหล่งพลังงานเฉพาะในบางพื้นที่

การส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกล

บางคนมีคำถามซึ่งมีคำตอบเพียงผิวเผินข้างต้น: เหตุใดพลังงานจำนวนมากจึงไหลผ่านสายไฟ? ไฟฟ้าแรงสูง- หากคุณไม่ทราบความซับซ้อนทั้งหมดของวิศวกรรมไฟฟ้า คุณสามารถเห็นด้วยกับคำถามนี้ได้ แท้จริงแล้วหากสายไฟผ่านแรงดันไฟฟ้า 380 V ก็ไม่จำเป็นต้องติดตั้งสถานีย่อยหม้อแปลงราคาแพง และคุณไม่จำเป็นต้องเสียเงินไปกับการบำรุงรักษาใช่ไหม? ปรากฎว่าไม่

ความจริงก็คือหน้าตัดของตัวนำที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านนั้นขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสไฟฟ้าและการใช้พลังงานเท่านั้นและแรงดันไฟฟ้ายังคงแตกต่างไปจากนี้โดยสิ้นเชิง ซึ่งหมายความว่าด้วยกระแส 2 A และแรงดันไฟฟ้า 25,000 V คุณสามารถใช้สายไฟเดียวกันกับ 220 V ที่มี 2 A เดียวกันได้ แล้วอะไรจะเกิดขึ้นจากนี้?

ที่นี่มีความจำเป็นต้องกลับไปสู่กฎของสัดส่วนผกผัน - ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันเช่น เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าจะลดลงและในทางกลับกัน ดังนั้น, กระแสไฟฟ้าแรงสูงจะถูกส่งไปยังสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าผ่านสายไฟที่บางกว่า ซึ่งช่วยลดการสูญเสียการส่งผ่าน

คุณสมบัติการถ่ายโอน

การสูญเสียนั้นเป็นคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าเหตุใดจึงไม่สามารถส่งกระแสตรงในระยะทางไกลได้ หากเรามองกระแสตรงจากมุมนี้ เป็นเพราะเหตุนี้หลังจากระยะทางสั้นๆ จะไม่มีไฟฟ้าเหลืออยู่ในตัวนำ แต่สิ่งสำคัญที่นี่ไม่ใช่การสูญเสียพลังงาน แต่เป็นสาเหตุโดยตรงซึ่งอยู่ในลักษณะหนึ่งของ AC และ DC อีกครั้ง

ความจริงก็คือความถี่ของกระแสสลับคือ เครือข่ายไฟฟ้า การใช้งานสาธารณะในรัสเซีย - 50 Hz (เฮิรตซ์) ซึ่งหมายความว่าแอมพลิจูดของความผันผวนของประจุระหว่างบวกและลบเท่ากับ 50 การเปลี่ยนแปลงต่อวินาที การพูด ในภาษาง่ายๆทุกๆ 1/50 วินาที ประจุเปลี่ยนขั้วนี่คือความแตกต่างระหว่างกระแสตรง - มีการสั่นในทางปฏิบัติหรือไม่มีการสั่นเลย ด้วยเหตุนี้ DC จึงถูกใช้โดยตัวมันเองในขณะที่ไหลผ่านตัวนำขนาดยาว อย่างไรก็ตามความถี่การสั่นในสหรัฐอเมริกานั้นแตกต่างจากความถี่ของรัสเซียและคือ 60 Hz

กำลังสร้าง

คำถามที่น่าสนใจมากคือกระแสตรงและกระแสสลับเกิดขึ้นได้อย่างไร แน่นอนว่ามันเป็นไปได้ที่จะผลิตอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ปัญหาเรื่องขนาดและต้นทุนเกิดขึ้นที่นี่ ความจริงก็คือถ้าเรายกตัวอย่างรถยนต์ธรรมดาการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจะง่ายกว่ามากโดยไม่รวมไดโอดบริดจ์ออกจากวงจร แต่นี่คือสิ่งที่จับได้

หากจะถอนออกจาก เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ดูเหมือนว่าวงจรเรียงกระแสควรลดระดับเสียงลงด้วย แต่สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น และเหตุผลก็คือขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง นอกจากนี้ต้นทุนจะเพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแปรผัน

ปรากฎว่าการสร้าง DC นั้นทำกำไรได้น้อยกว่า AC มาก และมีหลักฐานที่เป็นรูปธรรมเกี่ยวกับเรื่องนี้

นักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่สองคนในคราวเดียวได้เริ่มสิ่งที่เรียกว่า "สงครามแห่งกระแสน้ำ" ซึ่งสิ้นสุดในปี 2550 เท่านั้น และฝ่ายตรงข้ามคือ Nikola Tesla ร่วมกับ George Westinghouse ผู้สนับสนุนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอย่างกระตือรือร้น และ Thomas Edison ผู้ยืนหยัดเพื่อการใช้กระแสตรงทุกแห่ง ดังนั้นในปี 2550 เมืองนิวยอร์กจึงได้เข้าข้างเทสลาโดยสิ้นเชิง ถือเป็นชัยชนะของเขา มันคุ้มค่าที่จะลงรายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อยเกี่ยวกับเรื่องนี้

เรื่องราว

บริษัทของโทมัส เอดิสัน ซึ่งเรียกว่า Edison Electric Light ก่อตั้งขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 19 จากนั้นในเวลาแห่งเทียน ตะเกียงน้ำมันก๊าดและไฟแก๊ส หลอดไส้ที่ผลิตโดย Edison สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 12 ชั่วโมง แม้ว่าตอนนี้อาจดูเล็กน้อยอย่างน่าขัน แต่มันก็เป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง แต่ในช่วงทศวรรษที่ 1880 บริษัท ไม่เพียงแต่สามารถจดสิทธิบัตรการผลิตและการส่งกระแสตรงผ่านระบบสามสายเท่านั้น (ซึ่งได้แก่ "ศูนย์", "+110 V" และ "-110 V") แต่ยังรวมถึง แนะนำหลอดไส้ที่มีทรัพยากร 1200 ชั่วโมง .

ตอนนั้นเองที่วลีของโทมัส เอดิสันถือกำเนิดขึ้น ซึ่งต่อมากลายเป็นที่รู้จักไปทั่วโลก - "เราจะสร้าง" แสงไฟฟ้าราคาถูกมากจนคนรวยเท่านั้นที่จะจุดเทียน”

ภายในปี 1887 โรงไฟฟ้ามากกว่า 100 แห่งประสบความสำเร็จในการดำเนินงานในสหรัฐอเมริกา ซึ่งผลิตไฟฟ้ากระแสตรงและใช้ระบบสามสายในการส่ง ซึ่งใช้เพื่อลดการสูญเสียไฟฟ้าอย่างน้อยเล็กน้อย

แต่นักวิทยาศาสตร์ในสาขาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ George Westinghouse หลังจากอ่านสิทธิบัตรของ Edison พบรายละเอียดที่ไม่พึงประสงค์อย่างหนึ่ง - มันเป็นการสูญเสียพลังงานอย่างมากระหว่างการส่งผ่าน สมัยนั้นมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอยู่แล้วซึ่งไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากมีอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยพลังงานดังกล่าว ในเวลานั้น Nikola Tesla วิศวกรผู้มีความสามารถยังคงทำงานให้กับ Edison ในบริษัท แต่วันหนึ่งเมื่อเขาถูกปฏิเสธการขึ้นเงินเดือนอีกครั้ง Tesla ก็ทนไม่ไหวและไปทำงานให้กับคู่แข่งซึ่งก็คือ Westinghouse ในสถานที่ใหม่ Nikola (ในปี 1988) ได้สร้างมิเตอร์ไฟฟ้าเครื่องแรก

นับจากวินาทีนี้เป็นต้นไป "สงครามแห่งกระแส" จะเริ่มต้นขึ้น

ข้อสรุป

ลองสรุปข้อมูลที่นำเสนอ ทุกวันนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงการใช้ไฟฟ้าประเภทใดประเภทหนึ่ง (ทั้งในชีวิตประจำวันและในอุตสาหกรรม) - ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับมีอยู่เกือบทุกที่ ท้ายที่สุดจำเป็นต้องมีค่าคงที่บางแห่ง แต่การส่งสัญญาณในระยะทางไกลนั้นเป็นไปไม่ได้และบางแห่งก็แปรผันได้

แน่นอนว่าได้รับการพิสูจน์แล้วว่า AC ปลอดภัยกว่ามาก แต่แล้วอุปกรณ์ที่ช่วยประหยัดพลังงานหลายเท่าในขณะที่ใช้งานได้กับ DC เท่านั้นล่ะ

ด้วยเหตุนี้กระแสน้ำจึง “อยู่ร่วมกันอย่างสันติ” ในชีวิตของเรา ยุติ “สงคราม” ที่กินเวลายาวนานกว่า 100 ปี สิ่งเดียวที่ไม่ควรลืมคือสิ่งหนึ่งปลอดภัยกว่าอีกสิ่งหนึ่งมากเพียงใด (ถาวร แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ- ไม่สำคัญ) อาจก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อร่างกายถึงขั้นเสียชีวิตได้

นั่นคือเหตุผลที่เมื่อทำงานกับแรงดันไฟฟ้าจำเป็นต้องปฏิบัติตามมาตรฐานและกฎความปลอดภัยทั้งหมดอย่างระมัดระวังและอย่าลืมเกี่ยวกับการดูแลและความแม่นยำ ท้ายที่สุด ดังที่นิโคลา เทสลากล่าวไว้ ไม่ควรกลัวไฟฟ้า แต่ควรได้รับการเคารพ

กระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่ตามทิศทางและสั่งการของอนุภาคที่มีประจุ

กระแสตรงมีคุณสมบัติเสถียรและมีทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายชนิดในบ้านและในรถยนต์ คอมพิวเตอร์ แล็ปท็อป ทีวี และอุปกรณ์อื่นๆ สมัยใหม่ทำงานจากไฟฟ้ากระแสตรง ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงจะใช้แหล่งจ่ายไฟพิเศษและหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า

ทั้งหมด อุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องมือไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ถือเป็นผู้บริโภคไฟฟ้ากระแสตรง เนื่องจากแบตเตอรี่เป็นแหล่งกระแสไฟตรงที่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับได้โดยใช้อินเวอร์เตอร์

ความแตกต่างระหว่างไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรง

ตัวแปรคือกระแสไฟฟ้าที่สามารถเปลี่ยนแปลงในทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุและขนาดเมื่อเวลาผ่านไป พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของกระแสสลับคือความถี่และแรงดันไฟฟ้า ในเครือข่ายไฟฟ้าสมัยใหม่ในโรงงานต่างๆ จะใช้ไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งมีแรงดันและความถี่ที่แน่นอน ในรัสเซียในเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือน กระแสไฟฟ้ามีแรงดันไฟฟ้า 220 V และความถี่ 50 Hz ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับคือจำนวนการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุใน 1 วินาที นั่นคือที่ความถี่ 50 เฮิรตซ์ เปลี่ยนทิศทาง 50 ครั้งต่อวินาที ดังนั้นความแตกต่างระหว่างกระแสสลับและกระแสตรงคืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ากระแสสลับสามารถเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ได้

แหล่งกำเนิดกระแสสลับที่วัตถุเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ คือเต้ารับ เราเชื่อมต่อซ็อกเก็ตต่างๆเข้ากับ เครื่องใช้ในครัวเรือนรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ เครื่องปรับอากาศใช้ในโครงข่ายไฟฟ้าเพราะสามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นค่าที่ต้องการได้โดยใช้อุปกรณ์หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการสูญเสียน้อยที่สุด กล่าวอีกนัยหนึ่ง การขนส่งจากแหล่งพลังงานไปยังผู้บริโภคปลายทางทำได้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่ามาก

การส่งกระแสสลับไปยังผู้บริโภค

เส้นทางของไฟฟ้ากระแสสลับเริ่มต้นด้วยโรงไฟฟ้าซึ่งมีการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทรงพลังซึ่งกระแสไฟฟ้าจะออกมาด้วยแรงดันไฟฟ้า 220-330 กิโลโวลต์ ผ่าน สายไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าไปที่สถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าที่ติดตั้งใกล้กับวัตถุที่ใช้ไฟฟ้า - บ้านอพาร์ทเมนท์สถานประกอบการและโครงสร้างอื่น ๆ

สถานีย่อยได้รับกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 10 kV และแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสามเฟสที่ 380 V ในบางกรณีกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้า 380 V จะใช้ในการจ่ายไฟให้กับวัตถุซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับครัวเรือนและอุตสาหกรรมที่ทรงพลัง เครื่องใช้ไฟฟ้า แต่ส่วนใหญ่มักจะอยู่ที่จุดที่นำไฟฟ้าเข้าไปในบ้านหรืออพาร์ตเมนต์ แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเหลือ 220 V ปกติ

การแปลงไฟ AC เป็น DC

เราได้ทราบแล้วว่าเต้ารับของระบบไฟฟ้าในครัวเรือนมีไฟฟ้ากระแสสลับ แต่ผู้ใช้ไฟฟ้าสมัยใหม่จำนวนมากต้องการกระแสไฟฟ้าคงที่ การแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรงทำได้โดยใช้วงจรเรียงกระแสแบบพิเศษ กระบวนการแปลงทั้งหมดประกอบด้วยสามขั้นตอน:

1. การเชื่อมต่อ สะพานไดโอดด้วยไดโอด 4 ตัวของกำลังที่ต้องการ สะพานดังกล่าวสามารถ "ตัด" ค่าด้านบนของไซนัสอยด์กระแสสลับหรือทำให้การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุมีทิศทางเดียว
2. การเชื่อมต่อตัวกรอง anti-aliasing หรือตัวเก็บประจุพิเศษเข้ากับเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ ตัวกรองสามารถแก้ไขการจุ่มระหว่างพีคของไซนัสอยด์ไฟฟ้ากระแสสลับได้ การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุช่วยลดการกระเพื่อมได้อย่างมากและสามารถลดให้เหลือน้อยที่สุดได้
3. การเชื่อมต่อตัวปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดการกระเพื่อม

การแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถทำได้ทั้งสองทิศทาง กล่าวคือ ค่าคงที่สามารถแปลงเป็นการสลับได้เช่นกัน แต่กระบวนการนี้ซับซ้อนกว่ามากและดำเนินการผ่านการใช้อินเวอร์เตอร์พิเศษซึ่งมีราคาแพง